CN204557789U - 基于直流供电的路口交通信号控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于直流供电的路口交通信号控制系统，按照本实用新型提供的技术方案，所述基于直流供电的路口交通信号控制系统，包括信号灯，还包括用于控制信号灯工作状态的驱动控制电路，所述驱动控制电路通过用于驱动信号灯工作状态并能获取信号灯工作状态的驱动反馈电路与信号灯连接，还包括用于提供信号灯以及驱动控制电路所需直流工作电压的电源电路。本实用新型直流的供电解决了城市建设中铺设大量高压电缆所需的大量工程，只需在需要建设红绿灯的路口安装太阳能发电系统，MOS管逻辑电路的驱动，损耗少，电能利用率高，电路结构简单，降低使用成本，适应范围广，安全可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种控制系统，尤其是一种基于直流供电的路口交通信号控制箱体，属于智能交通的技术领域。
背景技术
随着社会的发展，能源消耗已经被社会关注，在智能交通应用中，目前大部分信号机是交流控制，交流控制的能耗消耗比较大，而且由于太阳能的发展迅速，很多城市提出了路口太阳能发电供电系统，故提出一种新型的基于直流低损耗控制方式。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于直流供电的路口交通信号控制系统，其结构紧凑，使用损耗低，热稳定性好，降低使用成本，适应范围广，安全可靠。
按照本实用新型提供的技术方案，所述基于直流供电的路口交通信号控制系统，包括信号灯，还包括用于控制信号灯工作状态的驱动控制电路，所述驱动控制电路通过用于驱动信号灯工作状态并能获取信号灯工作状态的驱动反馈电路与信号灯连接，还包括用于提供信号灯以及驱动控制电路所需直流工作电压的电源电路。
所述驱动反馈电路包括直流驱动电路以及直流反馈电路，驱动控制电路通过用于获取信号灯工作状态的直流反馈电路与信号灯连接，且驱动控制电路通过用于驱动信号灯工作的信号灯连接。
所述电源电路包括电源供电电路以及电压转换电路，所述电源供电电路的输出端分别与电压转换电路以及直流驱动电路连接，电压转换电路与驱动控制电路的电源端连接。
所述驱动控制电路包括第一微控制器以及第二微控制器，所述第一微控制器通过系统通信电路与第二微控制器连接。
所述系统通信电路包括CAN总线、串口总线、I2C总线或无线传输模块。
所述电压转换电路包括开关电源芯片T1，所述开关电源芯片T1采用型号为LM2576S-3.3的芯片，所述开关电源芯片T1的Vin端与瞬态抑制二极管TVS1的阴极端、电容C1的一端、电容C2的一端连接，且开关电源芯片T1的Vin端还与电压VCC连接；瞬态抑制二极管TVS1的阳极端、电容C1的另一端以及电容C2的另一端均接地；开关电源芯片T1的GND端以及端均接地；开关电源芯片T1的OUTPUT端与二极管D1的阴极端以及电感L1的一端连接，二极管D1的阳极端接地，电感L1的另一端与电容C3的一端、电容C4的一端、电容C5的一端、电容C6的一端、电容C7的一端以及开关电源芯片T1的FB端连接，电容C3的另一端、电容C4的另一端、电容C5的另一端、电容C6的 另一端以及电容C7的另一端均接地。
所述直流驱动电路包括MOS管Q1，直流反馈电路包括第二光耦G2，MOS管Q1的栅极端与电阻R2的一端、电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与MOS管Q1的源极端、可调电阻MV1的一端以及电源供电电路的DCL端连接，电阻R2的另一端与第一光耦G1的C端连接，第一光耦G1的E端与驱动控制电路的DCN端连接，第一光耦G1的B端接地，第一光耦G1的A端与电阻R1的一端以及电容C8的一端连接，电容C8的另一端接地，电阻R1的另一端与驱动控制电路的DRI端连接；
可调电阻MV1的另一端以及MOS管Q1的漏极端与二极管D2的阳极端连接，且二极管D2的阳极端还与LP1端连接，二极管D2的阴极端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与第二光耦G2的A端以及二极管D3的阴极端连接，二极管D3的阳极端与二极管D4的阳极端以及第二光耦G2的B端连接，二极管D4的阴极端与驱动控制电路的DCN端连接，第二光耦G2的C端与电阻R5的一端连接，第二光耦G2的E端接地，电阻R5的另一端与电阻R6的一端以及电容C9的一端连接，电容C9的另一端接地，电阻R6的另一端与电压VCC连接，且电阻R6的另一端通过电容C10接地，电阻R5的另一端形成与驱动控制电路连接的AD11端。
本实用新型的优点：直流的供电解决了城市建设中铺设大量高压电缆所需的大量工程，只需在需要建设红绿灯的路口安装太阳能发电系统，MOS管逻辑电路的驱动，损耗少，电能利用率高，电路结构简单，降低使用成本，适应范围广，安全可靠。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型电压转换电路的电路原理图。
图3为本实用新型直流驱动电路以及直流反馈电路的电路原理图。
附图标记说明：1-电源电路、2-电源供电电路、3-电压转换电路、4-驱动控制电路、5-第一微控制器、6-系统通信电路、7-第二微控制器、8-直流驱动电路、9-直流反馈电路以及10-信号灯。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示：为了能降低使用损耗，确保热稳定性，降低使用成本，本实用新型包括信号灯10，还包括用于控制信号灯10工作状态的驱动控制电路4，所述驱动控制电路4通过用于驱动信号灯10工作状态并能获取信号灯10工作状态的驱动反馈电路与信号灯10连接，还包括用于提供信号灯10以及驱动控制电路4所需直流工作电压的电源电路1。
具体地，信号灯10为现有常用的交通灯，电源电路1为通过太阳能获得电能的直流电压，以为信号灯10以及驱动控制电路4提供所需的工作电压。在电源电路1为信号灯10提供工作电压后，驱动控制电路4能驱动信号灯10工作，并在获取信号灯10的工作状态后，能根据信号灯10的工作状态，再次调节信 号灯10的工作状态，实现对信号灯10工作状态的闭环控制，以避免绿冲突、红绿同亮等异常状态。
所述驱动反馈电路包括直流驱动电路8以及直流反馈电路9，驱动控制电路4通过用于获取信号灯10工作状态的直流反馈电路9与信号灯10连接，且驱动控制电路4通过用于驱动信号灯10工作的信号灯10连接。
所述电源电路1包括电源供电电路2以及电压转换电路3，所述电源供电电路2的输出端分别与电压转换电路3以及直流驱动电路8连接，电压转换电路3与驱动控制电路4的电源端连接。
所述驱动控制电路4包括第一微控制器5以及第二微控制器7，所述第一微控制器5通过系统通信电路6与第二微控制器7连接。
本实用新型实施例中，第一微控制器5主要用于发布整个路口的信号控制模式，通过系统通信电路6与第二微控制器7通信后，由第二微控制器7直接通过直流驱动电路8来驱动相应信号灯10，第二微控制器7通过直流反馈电路9来获取对应信号灯10的工作状态，第二微控制器7能将所得到的信号灯10的工作状态通过系统通信电路6反馈至第一微控制器5内，这样第一微控制器5就可以根据各个信号灯10的工作状态对整个信号灯系统的工作状态进行综合管理，以能判断是否有绿冲突、红绿同亮或信号灯10不亮等异常工作状态，并能根据对应的异常工作状态进行有效的控制。第一微控制器5、第二微控制器7均可以采用现有常用的微处理芯片。
在具体实施时，信号灯10与直流驱动电路8以及直流反馈电路9一一对应，即第二微控制器7通过一个直流驱动电路8来驱动一个信号灯10的工作，并通过一个直流反馈电路9来获取对应信号灯10的工作状态。电源供电电路2为由太阳能等提供的直流电压，电源供电电路2的电压范围为12V～68V，电源供电电路2能直接与直流驱动电路8连接，电压转换电路3能将电源供电电路2输出的电压进行转换，以便对驱动控制电路4进行供电。所述系统通信电路6包括CAN总线、串口总线、I2C总线或无线传输模块。
如图2所示，所述电压转换电路3包括开关电源芯片T1，所述开关电源芯片T1采用型号为LM2576S-3.3的芯片，所述开关电源芯片T1的Vin端与瞬态抑制二极管TVS1的阴极端、电容C1的一端、电容C2的一端连接，且开关电源芯片T1的Vin端还与电压VCC连接；瞬态抑制二极管TVS1的阳极端、电容C1的另一端以及电容C2的另一端均接地；开关电源芯片T1的GND端以及 端均接地；开关电源芯片T1的OUTPUT端与二极管D1的阴极端以及电感L1的一端连接，二极管D1的阳极端接地，电感L1的另一端与电容C3的一端、电容C4的一端、电容C5的一端、电容C6的一端、电容C7的一端以及开关电源芯片T1的FB端连接，电容C3的另一端、电容C4的另一端、电容C5的另一端、电容C6的另一端以及电容C7的另一端均接地。
本实用新型实施例中，电压VCC即为电源供电电路2输出的电压值，电压VCC的电压范围为12V-68V，电容C3与电感L1连接的一端形成输出电压V3.3端，以为驱动控制电路4提供所需的3.3V直流电压。瞬态抑制二极管TVS1、 滤波电容C1以及滤波电容C2与开关电源芯片T1连接后形成电压转换输入部分，二极管D1、电感L1与开关电源芯片T1对应连接，以形成反馈和电压输出部分，电压输出通过电容C3、电容C4、电容C5、电容C6以及电容C7进行电压滤波。
如图3所示，所述直流驱动电路8包括MOS管Q1，直流反馈电路9包括第二光耦G2，MOS管Q1的栅极端与电阻R2的一端、电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与MOS管Q1的源极端、可调电阻MV1的一端以及电源供电电路2的DCL端连接，电阻R2的另一端与第一光耦G1的C端连接，第一光耦G1的E端与驱动控制电路4的DCN端连接，第一光耦G1的B端接地，第一光耦G1的A端与电阻R1的一端以及电容C8的一端连接，电容C8的另一端接地，电阻R1的另一端与驱动控制电路4的DRI端连接；
可调电阻MV1的另一端以及MOS管Q1的漏极端与二极管D2的阳极端连接，且二极管D2的阳极端还与LP1端连接，二极管D2的阴极端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与第二光耦G2的A端以及二极管D3的阴极端连接，二极管D3的阳极端与二极管D4的阳极端以及第二光耦G2的B端连接，二极管D4的阴极端与驱动控制电路4的DCN端连接，第二光耦G2的C端与电阻R5的一端连接，第二光耦G2的E端接地，电阻R5的另一端与电阻R6的一端以及电容C9的一端连接，电容C9的另一端接地，电阻R6的另一端与电压VCC连接，且电阻R6的另一端通过电容C10接地，电阻R5的另一端形成与驱动控制电路4连接的AD11端。
本实用新型实施例中，DCL端、DCN端为电源供电电路2的两输出端，其中，DCL为正极端，DCN为负极端，DRI为第二微控制器7的控制输出端，MOS管Q1采用IRF9530NS/L，其具有导通电阻很小的特点，让其工作在开关状态后，其内部损耗很小。具体的直流驱动由第二微控制器7的DRI端经过电阻R1和电容C8连接第一光耦G1的A端，第一光耦G1采用型号为PC817芯片，第一光耦G1的C端通过电阻R2和电阻R3接电源供电电路2的DCL端，第一光耦G1的E端(发射极)接电源供电电路2的DCN端。当第二微控制器7的DR1端为高电平时，第一光耦G1导通，在第一光耦G1的C端(集电极端)与E端之间有电流，使得电阻R3上之间有压降，电阻R3两端接MOS管Q1的栅极端、源极端端，VGS<0、VDS<0，则MOS管Q1进入饱和状态，由于Rds很小为0.2Ω，所以功耗很小，MOS管Q1的漏极接LP1端，以与信号灯10连接，驱动信号灯10亮。直流反馈由二极管D2连接电阻R4，并由电阻R4连接第二光耦G2的输入正极，第二光耦G2采用PC817。当信号灯10连接处LP1端为高电压时，第二光耦G2导通，第二光耦G2的输出由电阻R5、电阻R6分压后AD11端连接第二微控制器7的AD端口，以将信号灯10的工作状态反馈至第二微控制器7内，以判断信号灯10的工作情况。
本实用新型电路结构简单，降低使用成本，通过直流反馈电路9可以实时监控整个路口信号灯10的运行状态，在路口信号灯10出现异常情况时能够快速准确的对路口的信号控制进行调节，工作安全可靠，适用性广。
Claims (7)
1.一种基于直流供电的路口交通信号控制系统，包括信号灯(10)，其特征是：还包括用于控制信号灯(10)工作状态的驱动控制电路(4)，所述驱动控制电路(4)通过用于驱动信号灯(10)工作状态并能获取信号灯(10)工作状态的驱动反馈电路与信号灯(10)连接，还包括用于提供信号灯(10)以及驱动控制电路(4)所需直流工作电压的电源电路(1)。
2.根据权利要求1所述的基于直流供电的路口交通信号控制系统，其特征是：所述驱动反馈电路包括直流驱动电路(8)以及直流反馈电路(9)，驱动控制电路(4)通过用于获取信号灯(10)工作状态的直流反馈电路(9)与信号灯(10)连接，且驱动控制电路(4)通过用于驱动信号灯(10)工作的信号灯(10)连接。
3.根据权利要求2所述的基于直流供电的路口交通信号控制系统，其特征是：所述电源电路(1)包括电源供电电路(2)以及电压转换电路(3)，所述电源供电电路(2)的输出端分别与电压转换电路(3)以及直流驱动电路(8)连接，电压转换电路(3)与驱动控制电路(4)的电源端连接。
4.根据权利要求1所述的基于直流供电的路口交通信号控制系统，其特征是：所述驱动控制电路(4)包括第一微控制器(5)以及第二微控制器(7)，所述第一微控制器(5)通过系统通信电路(6)与第二微控制器(7)连接。
5.根据权利要求4所述的基于直流供电的路口交通信号控制系统，其特征是：所述系统通信电路(6)包括CAN总线、串口总线、I2C总线或无线传输模块。
6.根据权利要求3所述的基于直流供电的路口交通信号控制系统，其特征是：所述电压转换电路(3)包括开关电源芯片T1，所述开关电源芯片T1采用型号为LM2576S-3.3的芯片，所述开关电源芯片T1的Vin端与瞬态抑制二极管TVS1的阴极端、电容C1的一端、电容C2的一端连接，且开关电源芯片T1的Vin端还与电压VCC连接；瞬态抑制二极管TVS1的阳极端、电容C1的另一端以及电容C2的另一端均接地；开关电源芯片T1的GND端以及ON/OFF端均接地；开关电源芯片T1的OUTPUT端与二极管D1的阴极端以及电感L1的一端连接，二极管D1的阳极端接地，电感L1的另一端与电容C3的一端、电容C4的一端、电容C5的一端、电容C6的一端、电容C7的一端以及开关电源芯片T1的FB端连接，电容C3的另一端、电容C4的另一端、电容C5的另一端、电容C6的另一端以及电容C7的另一端均接地。
7.根据权利要求3所述的基于直流供电的路口交通信号控制系统，其特征是：所述直流驱动电路(8)包括MOS管Q1，直流反馈电路(9)包括第二光耦G2，MOS管Q1的栅极端与电阻R2的一端、电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与MOS管Q1的源极端、可调电阻MV1的一端以及电源供电电路(2)的DCL端连接，电阻R2的另一端与第一光耦G1的C端连接，第一光耦G1的 E端与驱动控制电路(4)的DCN端连接，第一光耦G1的B端接地，第一光耦G1的A端与电阻R1的一端以及电容C8的一端连接，电容C8的另一端接地，电阻R1的另一端与驱动控制电路(4)的DRI端连接；
可调电阻MV1的另一端以及MOS管Q1的漏极端与二极管D2的阳极端连接，且二极管D2的阳极端还与LP1端连接，二极管D2的阴极端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与第二光耦G2的A端以及二极管D3的阴极端连接，二极管D3的阳极端与二极管D4的阳极端以及第二光耦G2的B端连接，二极管D4的阴极端与驱动控制电路(4)的DCN端连接，第二光耦G2的C端与电阻R5的一端连接，第二光耦G2的E端接地，电阻R5的另一端与电阻R6的一端以及电容C9的一端连接，电容C9的另一端接地，电阻R6的另一端与电压VCC连接，且电阻R6的另一端通过电容C10接地，电阻R5的另一端形成与驱动控制电路(4)连接的AD11端。
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| CN201520191752.0U CN204557789U (zh) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | 基于直流供电的路口交通信号控制系统 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109410600A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-03-01 | 深圳市交通科学技术研究所 | 一种具有高用电安全保护功能的48v直流交通信号控制机 |
| CN109738751A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-05-10 | 西蒙电气（中国）有限公司 | 支持实现自动检测熔丝管失效的装置 |
| CN110164149A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-23 | 中国科学院自动化研究所 | 基于直流信号的交通信号灯控制装置及方法 |
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